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出版者:

作者:李煜

出品人:

页数:291

译者:

出版时间:2010-4

价格:29.00元

装帧:

isbn号码:9787115214751

丛书系列:

图书标签:

• 机械设计
• 机械工程
• 工程基础
• 机械原理
• 设计基础
• 机械制图
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• AutoCAD
• 制造业

《工程材料的选取与应用》 本书深入探讨了在各种工程领域中，如何根据设计需求、性能要求和成本效益，科学合理地选取和应用工程材料。全书内容详实，覆盖面广，旨在为读者构建一个全面而深入的材料知识体系，提升解决实际工程问题的能力。 第一部分：工程材料的分类与基本性质 本部分首先对各类工程材料进行系统性的分类，包括金属材料（黑色金属、有色金属）、高分子材料（塑料、橡胶、纤维）、陶瓷材料、复合材料以及新型功能材料等。对于每种材料，都将详细阐述其化学成分、显微组织结构及其与宏观性能之间的内在联系。 金属材料： 重点分析钢铁材料（碳钢、合金钢、不锈钢）的组织转变、强化机制和热处理工艺，以及常用有色金属及其合金（铝合金、铜合金、钛合金、镁合金）的力学性能、耐蚀性、加工性和焊接性。将深入介绍合金化、固溶强化、沉淀强化、晶界强化等基本原理。 高分子材料： 详细介绍各种聚合物的分子结构、聚合方式、链结构对性能的影响（如结晶度、玻璃化转变温度、分子量分布）。深入讲解塑料（热塑性塑料、热固性塑料）的力学性能、热性能、电性能、老化特性以及加工方法。同时，对橡胶的弹性、耐磨性、耐老化性，以及纤维的强度、模量、抗化学性进行详细阐述。 陶瓷材料： 介绍无机非金属材料的特性，如高硬度、高耐温性、优异的绝缘性和耐腐蚀性。重点分析氧化物陶瓷（氧化铝、氧化锆）、氮化物陶瓷（氮化硅、氮化铝）和碳化物陶瓷（碳化硅）的结构、性能和应用领域，以及陶瓷材料的脆性及其改善途径。 复合材料： 阐述复合材料的概念、组成（基体材料与增强材料）以及增强方式（纤维增强、颗粒增强、层状增强）。深入分析纤维增强聚合物复合材料（如碳纤维增强聚合物、玻璃纤维增强聚合物）的力学性能、性能设计以及制造工艺。 新型功能材料： 介绍一些具有特殊功能的材料，如形状记忆合金、压电陶瓷、磁性材料、生物医用材料等，并初步探讨它们的工作原理和潜在应用。 第二部分：工程材料的力学性能测试与表征 本部分聚焦于材料性能的量化评估和分析方法。 力学性能测试： 详细讲解拉伸试验、压缩试验、弯曲试验、剪切试验、硬度试验、冲击试验、疲劳试验、蠕变试验等经典力学性能测试方法。阐述测试原理、设备要求、试样制备及测试结果的分析与解读，包括屈服强度、抗拉强度、伸长率、断面收缩率、硬度值、韧性、疲劳极限、蠕变速率等关键指标。 材料失效分析： 介绍材料在不同载荷作用下可能发生的失效模式，如脆性断裂、韧性断裂、疲劳断裂、蠕变断裂、磨损失效、腐蚀失效等。通过金相显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等手段，分析断口形貌，探究失效的根本原因。 第三部分：工程材料的选取原则与设计方法 本部分将理论知识与实际工程设计紧密结合。 材料选取的基本原则： 强调根据零件的工作条件（载荷性质、温度、环境）、性能要求（强度、刚度、耐磨性、耐腐蚀性等）、加工工艺性、成本经济性以及环保要求等因素，进行多方面权衡，最终确定最优的材料方案。 材料数据库与选用指南： 介绍如何利用现有的材料数据库、标准件手册和供应商提供的技术资料，快速查找和比较不同材料的性能参数。 结构设计与材料性能的协同： 阐述如何通过结构优化设计来弥补材料性能的不足，例如采用加强筋、壁厚变化、圆角过渡等措施，以提高零件的承载能力和可靠性。 考虑材料加工工艺的选材： 讨论不同材料适用的加工方法（切削加工、铸造、锻造、焊接、粉末冶金、3D打印等），以及材料性能在加工过程中可能发生的变化，确保选材能够满足实际生产需求。 第四部分：常见工程材料的特性及其应用实例 本部分通过大量的具体工程应用案例，巩固和深化读者对材料特性的理解。 结构钢在建筑和机械制造中的应用： 分析普通碳钢、低合金高强度钢在桥梁、高层建筑、重型机械、汽车车架等领域的应用，讨论其强度、刚度和韧性要求。 铝合金在航空航天和汽车工业中的应用： 阐述铝合金的轻质高强特性，在飞机结构件、汽车发动机缸体、车轮等部件中的应用，分析其耐蚀性和加工性优势。 铜合金在电气和传动系统中的应用： 讲解铜及其合金（黄铜、青铜）的优良导电性、导热性、耐蚀性和加工性，在电线电缆、连接器、轴承、齿轮等领域的应用。 高分子材料在消费品和电子产品中的应用： 介绍工程塑料（ABS、PC、PA、POM等）在家电外壳、电子器件、汽车内饰等方面的广泛应用，分析其绝缘性、抗冲击性和美观性。 陶瓷材料在高温和耐磨场合的应用： 探讨陶瓷材料在高温炉衬、切削刀具、轴承、传感器等严苛环境下的应用，强调其耐高温、耐磨损和耐腐蚀的特性。 复合材料在高性能结构中的应用： 分析碳纤维复合材料在航空器机翼、风力涡轮叶片、汽车车身等领域的应用，突出其高比强度、高比模量和抗疲劳性。 本书旨在培养读者独立分析问题、科学选择材料并将其有效地应用于工程实践的能力，是机械、材料、制造及相关专业学生和工程师的必备参考书。

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说实话，这本书的深度远超我预期，尤其是在**动态平衡与振动控制**这一章节，简直是教科书级别的范本。我之前在看其他参考资料时，对复杂系统的固有频率和强迫振动的处理总是感到一头雾水，但这本书里通过一个**多自由度系统的矩阵求解过程**，循序渐进地展示了如何将复杂的物理问题转化为可计算的数学模型。作者没有回避高阶的线性代数应用，但处理方式非常巧妙，总是先用通俗的语言解释背后的物理意义，再引入矩阵运算，使得计算过程不再是枯燥的数字游戏，而是解决实际工程问题的有力工具。我特别欣赏它在介绍阻尼器类型时，那种分类的严谨性——从粘滞阻尼到摩擦阻尼，再到更先进的磁流变阻尼，每一个都配有详细的工作原理图和适用场景分析，甚至提到了最新的研究方向，这对于想做深入研究的人来说，价值太大了。这本书的阅读体验，更像是在和一位经验丰富的导师对话，他知道你卡在哪里，并为你铺设好每一步的阶梯。

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这本书的排版和纸质手感，绝对是能让人安静下来沉浸式阅读的典范。很多技术书籍为了节省成本或者追求轻便，用纸很薄，反光严重，看久了眼睛非常累。但这本《机械设计基础》的用纸偏哑光，字迹油墨饱满，即使在光线不是特别好的台灯下阅读，也不会出现阅读疲劳。更值得称赞的是，它对**标准件和连接件**的处理方式。不像有些书只是简单罗列标准件的图号和尺寸，这本书深入探讨了螺栓预紧力的计算、键和花键的失效模式分析，以及这些连接在不同温度和载荷环境下的寿命预测。我记得其中关于**疲劳寿命预测模型（如Miner准则的应用）**的章节，不仅给出了公式，还特别强调了在实际加工中，表面处理工艺（如喷丸强化）对疲劳极限的提升作用，这才是真正面向“设计”而非仅仅“计算”的思维。这种对细节的关注，让这本书的实用价值飙升。

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从使用者的角度来看，这本书的附录部分简直是神来之笔。许多教材在书写完理论后就戛然而止，留给学习者大量的“下一步该怎么做”的空白。而这本书的附录部分，集合了**常用材料的力学性能表、标准公差配合图表**，甚至还附带了**常用设计规范的速查索引**。我尤其喜欢其中关于**机械设计流程的标准化描述**，它将一个从需求分析到出图交付的整个过程进行了模块化拆解，每一步都清晰地指明需要参考哪些理论章节和需要应用哪些设计准则。这极大地帮助我建立了系统化的设计思维框架。它不仅仅是一本知识的集合，更像是一本实战手册，它教你的不仅仅是如何解题，更是如何像一个合格的机械工程师那样去思考、去组织工作，对于自学和应届生快速适应工业界的要求，有着不可替代的引导作用。

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这本书的封面设计简直让人眼前一亮，那种沉稳的色调搭配上简洁的几何图形，立刻就传递出一种专业且严谨的气息。我刚拿到手的时候，还特意在图书馆的书架上找了一圈，发现它在众多机械类书籍中，那种低调的质感反而更吸引人。内容上，我主要关注的是它对材料力学的阐述，特别是关于应力集中和疲劳极限的部分，作者的讲解逻辑非常清晰，没有那种晦涩难懂的数学推导堆砌，而是通过大量直观的工程实例来佐证理论，这点对我这个初学者来说简直是救命稻草。比如，书中对**转轴设计的案例分析**，详细剖析了不同载荷条件下轴的优化方案，对比了多种截面形式的优缺点，让我对实际工程中的“为什么这么做”有了更深层次的理解。而且，书中的插图质量非常高，不仅清晰，而且标注准确到位，辅助理解那些复杂的内部结构和受力模型时，效率倍增。这本书显然是经过精心编排的，看得出来作者在平衡理论深度和应用广度上下了很大功夫，不是那种只停留在书本概念上的泛泛之谈。

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我最近在准备一个关于**复杂机构运动学分析**的项目，原本以为这本书可能偏向于基础的静力学和材料学，但惊喜地发现它在运动学和动力学方面也提供了坚实的基础。特别是关于**平面连杆机构的机构自由度和速度分析**，它不仅用了传统的图解法，还引入了瞬心法和解析法，并对比了三者的适用范围和计算精度。最让我感到震撼的是，它在介绍**凸轮机构**设计时，并没有停留于简单的轮廓生成，而是深入讨论了从动件的冲击、振动抑制和柔性导向的设计原则，这对于那些追求高精度、高速度运动控制的工程师来说，是极其宝贵的知识点。我甚至发现其中引用了一些经典的、但现在不太容易找到的早期力学研究成果，使得整本书的知识体系显得异常厚重和完整，它建立了一个非常可靠的理论基石，让我敢于尝试更复杂的机械设计挑战。

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